电动汽车也要实行限电吗？——图片来源：Xpert.Digital
目前的研究重点是电动汽车、屋顶光伏系统、太阳能车棚、热泵和储能技术。然而，必要的配套基础设施——电网——却被忽视了。
随着光伏电站、太阳能热电站、风力涡轮机和沼气电站等可再生能源的增加和扩张，分散式发电也随之增加，而这些发电产生的电力也会输送到电网中。
这反过来又导致了更为复杂的电网结构，主要体现在负荷控制、配电网电压调节和电网稳定性维护等方面。与中大型发电厂不同，小型分散式发电厂还直接接入较低电压等级的电网，例如低压或中压电网。
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运转良好的电网是实现出行的基本前提，它能确保随时随地分散式充电。电动汽车充电站部署越多，电网临时过载的风险就越大。因此，在电网临时过载期间，必须采取措施平抑充电高峰。
在英国，从 2022 年 5 月开始，私人充电站计划每天上午 8 点至 11 点以及下午 4 点至 10 点之间远程关闭 9 小时。目前，英国只有大约 30 万辆电动汽车，但已经采取措施防止电网过载。
如果德国新成立的政府想要避免可能出现的暂时性全面崩溃，那么升级电网也必须成为其首要任务。
与英国类似，德国也曾准备了一份关于“峰值平滑”（每天最多两小时）的法律草案。但在细节公布后，经济部长彼得·阿尔特迈尔在年初撤回了该计划。由于临近选举，人们可能担心，当前这种激进的零排放环保政策会带来重大不利影响，并招致嘲笑。汽车行业也曾强烈批评这些计划。
德国联邦经济能源部（BMWi）随后确认，旨在抑制德国电力消耗、并已在基民盟/基社盟和社民党联合执政协议中提出的削峰措施，在下次联邦选举前不会实施。6月底，由于未能与汽车行业和电网运营商达成一致，该计划最终宣告失败。
该方案并未被排除在外，我们无法避免。除了强制暂停充电外，该方案还将实现对壁挂式充电桩、热泵和蓄热式电暖器的远程控制。此外，如果必要的技术基础设施到位，也可以暂时降低发电量。
然而，事实上，也已提出了灵活的连接方案，供那些并非时刻都需要稳定网络连接的用户选择，他们理应因此获得经济补偿。讨论中忽略这一点，再次表明了围绕这一话题的复杂情绪。
除了税收优惠（参见二氧化碳税那些开发自己的孤岛解决方案或自主供电系统显然具有优势
网络优化——德国配电网络运营商在2020年采取的措施
网络优化——德国配电网络运营商在2020年采取的措施——图片来源：Xpert.Digital
* EEG = 可再生能源法第9条第1款 EEG
该统计数据显示了2020年德国配电系统运营商（DSO）的数量，数据基于《可再生能源法》规定的电网优化和电网加固措施。截至2020年4月1日，共有226家德国配电系统运营商正在建设并网系统。
2020年德国根据《电力增强法》（EEG）实施的网络优化和网络强化措施所对应的配电网络运营商数量
- 增加电缆横截面积——459家配电网络运营商
- 变压器容量增加——394家配电网络运营商
- 架空线路布线 – 408 家配电网络运营商
- 断路点优化 – 365 配电网络运营商
- 网络拓扑结构变更——315家配电网络运营商
- 安装测量技术——406家配电网络运营商
- 并行系统建设——226家配电网络运营商
- 增加导线电缆的横截面积——90家配电网络运营商
- 削峰——7家配电网络运营商
- 安装可调式本地网络变压器——58家配电网络运营商
- 安装电压调节器——56家配电网络运营商
- 电缆垂度监管——47家配电网络运营商
- 导线电缆监测 – 20 家配电网络运营商
- 高温导线电缆 – 9家配电网络运营商
- 其他 – 72 家配电网络运营商
导线电缆是用于在架空电力线路中输送电力的电缆，是电力线路的一部分。
德国电网运营商数量（截至2020年）
德国电网运营商数量（截至2020年）——图片来源：Xpert.Digital
2020年，德国共有874家电网运营商。与2010年相比，运营商数量增加了11家。电网运营商可分为输电系统运营商和配电系统运营商。输电网通过变电站与配电系统运营商的电网相连。
输配电
德国有四家输电系统运营商：Amprion、50Hertz、TransnetBW 和 TenneT。它们负责国家电网的基础设施建设。Amprion 是 2019 年收入最高的输电系统运营商。目前，874 家配电系统运营商负责低压、中压以及部分高压和超高压电网的运营。它们为包括私人家庭在内的用户供电。
德国的电力生产和消费
过去30年间，德国的发电量显著增长，尽管期间略有波动。这些电力主要来自褐煤化石燃料和可再生能源。工业是最大的电力消耗者，用电量几乎占总用电量的一半。“商业、贸易和服务业”和“家庭”两大消费群体分别消耗了德国约四分之一的电力。
2010年至2020年德国电网运营商数量
- 2006 – 876 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2007 – 877 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2008 – 855 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2009 – 862 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2010 – 866 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2011 – 869 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2012 – 883 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2013 – 883 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2014 – 884 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2015 – 880 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2016 – 875 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2017 – 878 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2018 – 890 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2019 – 883 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
- 2020 – 874 / 4 配电网络运营商/输电网络运营商
德国输电系统运营商
输电系统运营商是负责运营管理超区域电网基础设施的服务公司，其职责包括输送电力、确保以需求为导向的维护和容量规划，以及为电力交易商/供应商提供无歧视的电网接入。此外，它们还负责根据需要采购和提供平衡电力，以最大限度地减少因发电量和用电量之间的不平衡而导致的电网波动。输电电网通过变电站与配电系统运营商 (DSO) 的密度更高、电压更低的电网相连，后者通常通过低压网络向终端用户供电。个别大型用户，例如高耗能工业企业，也可以直接接入输电电网。
输电网络属于自然垄断企业，其运营商通常受到政府监管。
在德国，2005年通过对《能源工业法》（EnWG）的第二次修订，正式确立了“受监管网络接入”模式。该修订授权联邦网络管理局对输电系统运营商进行监管。
德国共有四家输电系统运营商：
- Tennet TSO
- 50赫兹传输
- 安普里翁
- TransnetBW
弗伦斯堡市政公用事业公司的网络区域在德国是一个特例。由于它直接连接到丹麦电网，因此从技术上讲，它属于丹麦输电系统运营商energinet.dk的控制区域，而不是负责德国西北部的输电系统运营商TenneT TSO的控制区域。
配电网络运营商
自能源供应自由化以来，能源供应商通常不再兼任管网运营商。只有小型市政公用事业公司被允许在不与公司进行法律分离的情况下运营管网。然而，即便如此，电力分配和管网运营在组织上也必须分离。管网具有自然垄断性。因此，每个管网区域内通常只有一个燃气或电力管网运营商，客户无法自由选择。尽管供应商和管网运营商已经分离，但两者仍可能隶属于同一能源集团。
- 配电网络运营商是指运营电力和/或天然气网络，并将电力和/或天然气分配给终端用户（私人家庭和小用户）的公司。
- 配电网络运营商负责维护低压、中压和高压范围内的网络级电力网络，以进行区域电力供应。
- 配电网络运营商位于输电网络运营商的下游，输电网络运营商通过高压网络远距离输送电力。
- 配电网络运营商负责特定区域内配电网络的安全可靠运行以及与其他电力网络的连接。
- 配电网络运营商通常隶属于地方或市政能源供应公司，例如市政公用事业公司，但有时也隶属于大型能源公司，这些公司通常在私有化过程中收购了此类网络。
- 配电网络运营商负责记录终端用户场所的电表读数，然后将读数转发给客户的合同方进行开票。
- 配电网络运营商从输电网络运营商处获得电力，从长途管道运营商处获得天然气。
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电动汽车创新奖励
自2020年中期以来，电动汽车在德国的普及取得了显着的飞跃。其中的决定性因素是 2020 年 7 月 8 日推出的创新奖金，联邦政府将用于购买电动汽车的资金增加了一倍。
联邦部长彼得·阿尔特迈尔（Peter Altmaier）：“自从引入创新奖金以来，我们看到电动汽车的显着增长。申请数量仍保持在创纪录水平。 2021年上半年的保费索赔额比去年全年还要多。总计12.5亿欧元。今年电动汽车的资金将创纪录。这就是为什么我们联盟决定继续提供资金直至 2025 年底，以便电动汽车市场的增长继续获得动力。”
德国联邦经济与出口管制办公室（BAFA）主席托斯顿·萨法里克（Torsten Safarik）表示：“随着创新红利的推出，对环境红利的需求显着增加。 2021 年上半年申请了 273,000 辆汽车，已经超过了去年全年。这是德国气候友好型交通的强烈信号。”
随着创新奖金的推出，环保奖金的申请数量大幅增加。 2020年下半年每个月都有新的申请记录。 2020年12月，申请数量达到53,566份申请的临时峰值。 2021 年 3 月，申请数量再次略低于 52,000 份。
2021年1月至6月底，共申请资助车辆273,614辆。这是气候保护的强烈信号，也表明人们对电动汽车的兴趣持续增长。自 2016 年开始资助以来，截至 2021 年 7 月 1 日，共申请了 693,601 辆车辆。
根据2020年11月17日在联邦总理府举行的汽车峰会（KAM）的决议，创新奖金是联邦环境奖金份额的两倍，将延长至2021年以后至2025年12月31日。联邦经济事务和能源部将很快进行这一延期。
随着政府在环境奖金中所占份额翻倍，对于净标价低于4万欧元的电动汽车，可申请高达9,000欧元的资助；混合动力汽车的价格为 6,750 欧元。对于净标价超过40,000欧元的电动汽车，纯电动汽车最高可获得7,500欧元的补贴，混合动力汽车最高可获得5,625欧元的补贴。
增加对电动汽车的资助
“变更的'创新保费指南'将于下午3点在《联邦公报》上发布，明天将生效。这使国家促进电动汽车的比例增加了一倍。将来，纯电动汽车将获得高达9,000欧元的资金；插电式混合动力车获得高达6,750欧元的资金。”联邦经济事务和能源部在2020年7月7日的新闻稿中说。
购买电动汽车的环境奖金金额 – 图片：Xpert.Digital
联邦经济部长彼得·阿尔特迈尔（Peter Altmaier）：“我们将购买电动汽车时的政府份额增加一倍，从而为消费者购买电动汽车提供明确的激励。我们希望促进向电动汽车的转变，并为德国的电动汽车带来新的推动力。”
巴法总裁Torsten Safarik：“高达9,000欧元的新资金率使公民更具吸引力的电动汽车。有了一个苗条的时间，我们有效地实施了新的创新保费。”
从2020年7月8日起，现有系统中所谓环境奖金的联邦份额将在有限期限内翻倍，直至2021年12月31日。制造商的份额不受影响。以下购买或租赁的车辆可以受益于“创新红利”——甚至可以追溯：
- 2020年6月3日之后、2021年12月31日（含）期间首次登记的新车，以及2019年11月4日之后首次登记、2020年6月3日之后第二次登记的年轻二手车，截止日期为 2021 年 12 月 31 日。
“创新奖金”以联盟委员会2020年6月3日的结果为依据。除了联邦份额暂时增加一倍之外，修订后的资助指南还规定禁止与其他公共基金的资金累积。这样做的目的是为了防止资金过剩。欧盟委员会审查了国家援助法下的“创新红利”。
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“削峰”模式——更好地利用和控制低压电网
应赋予网络运营商平抑网络峰值负载的能力，从而更有效地利用网络。
这可以通过一种名为“削峰”的新机制来实现。该机制允许电网运营商在短期内控制灵活用电的可用功率，并使其适应电网负荷情况。例如，这可以实现更多电动汽车同时充电，而不会使配电网络不堪重负。这可以通过灵活的并网和电网使用来实现。
网络运营商的灵活性管理应受到明确限制。
削峰应严格限制，以尽可能减少电力消耗的调整，并尽可能降低调整频率。这是因为电网侧灵活性管理应尽可能做到不引人注意，且不应给电网用户带来任何明显影响。电网侧控制信号优先于其他用电设施的灵活性申请。此外，电网用户还可以通过其他方式出售其灵活性，例如，通过聚合商与其他低压用户共同提供辅助服务，以换取浮动电价。削峰干预措施应以透明的方式记录，从而尽可能地为第三方提供可预测性（见下文第6节）。在界定电网运营商干预的限度时，还必须考虑不同设施的灵活性容量差异。
灵活性管理旨在将低压网络的扩张限制在高效水平。
网络运营商必须继续合理规划和扩展网络以满足需求。然而，应比以往更加重视网络扩展在罕见的高峰负荷时期可能不切实际这一事实。多项研究表明，
削峰可以显著减少网络扩展的需求。前提是网络运营商能够可靠地将削峰纳入其网络规划中。
“尖端切削”示例
“削峰”用电方法与电力生产中长期采用的成熟方法类似：通过
可再生能源的“削峰”，电网不再需要为最后一千瓦时可再生能源电力进行扩容。
出处：将灵活性智能地融入配电网络，推进电动汽车发展和行业耦合：削峰填谷的工具
关于进一步完善低压电网灵活用户法律框架的讨论要点——联邦经济事务和能源部
为灵活用户提供灵活的电网连接
柔性负载应提供灵活的连接方式。
目前，接入低压电网时，通常会与客户约定30千瓦（kW）的标准固定功率输出容量，理论上该容量应始终可用。然而，这并不意味着使用该连接时实际就能达到相应的功率输出，更不可能持续稳定地达到该容量。
为了更有效地利用现有电网并将电网进一步扩张限制在高效水平，未来根据电网用户的不同需求和提高灵活性，区分所需的电网容量是合理的。因此，原则上可以保留30千瓦的并网容量用于削峰，但其使用可以分为两部分：
- 对于不具备灵活性的用电需求，必须便捷的。这部分电力不受电网管理，只能用于满足不灵活的用电需求。因此，其容量应足以完全满足典型的家庭用电需求。
具体容量可进一步商议。 - 为了实现灵活的用电需求，我们设立了“灵活接入用电”环节。电网运营商可以根据上文所述的“削峰”原则，暂时限制该环节的用电量。例如，这部分用电量可以超出固定用电容量。由于最大功率仅在特定情况下可用，而非在所有地方同时可用，因此这部分剩余功率适用于那些无需持续供电且必要时能够灵活应对电力瓶颈的用电设备。
灵活的连接方式应成为灵活消费的常态。
灵活的连接方式能够覆盖更灵活的消费，从而可以将更多设施连接到现有网络，并更广泛地分发网络侧控制措施。
“灵活连接使用”的各项参数可由用户自行配置。
通常来说，允许将灵活使用的电网连接转换为可随时无限制使用的固定连接并无不妥。
然而，这取决于可行性以及各方是否愿意承担由此产生的额外成本。
出处：将灵活性智能地融入配电网络，推进电动汽车发展和行业耦合：削峰填谷的工具
关于进一步完善低压电网灵活用户法律框架的讨论要点——联邦经济事务和能源部
灵活性在经济上也应该带来回报。
能够灵活应对用电需求的消费者应因其以电网导向的方式运用这种灵活性而获得奖励。目前，根据德国《能源工业法》（EnWG）第14a条，同意接受电网运营商控制的消费者已可享受电网费用减免。这一机制应进一步扩展和完善，并成为低压网络中所有配备灵活用电设备的并网连接的标准。这将使电网用户有机会选择最符合自身需求的电网使用产品。
设计应遵循以下准则：
- 根据网络使用类型的不同，将实行不同的收费标准。参与削峰的灵活用电用户将支付更低的网络费用。因此，提供灵活用电的用户可以为网络节省成本。相反，那些希望始终使用全部容量进行灵活用电的用户则需要支付更高的费用。
- 有多种实施方案可供选择：目前，大多数低压用户的网络费用由基本费用和使用费组成。原则上，这两部分费用可以根据网络使用类型进行区分。也可以考虑在现有系统基础上，增加一项基于连接约定容量的费用。该费用可以基于（后续）连接使用量的测量结果，也可以基于（事先）容量订单。此外，还可以采用一次性付款的方式。
出处：将灵活性智能地融入配电网络，推进电动汽车发展和行业耦合：削峰填谷的工具
关于进一步完善低压电网灵活用户法律框架的讨论要点——联邦经济事务和能源部
向智能电网转型：智能计量与未来智能能源网络路线图
能源转型跨部门数字化标准化战略已发布
能源网络的数字化是可再生能源和电动汽车并网的关键前提。为此，德国联邦经济能源部 (BMWi) 和联邦信息安全办公室 (BSI) 于 2019 年 1 月 29 日联合发布了跨部门能源转型数字化标准化战略。该路线图包含了将能源网络改造为所谓“智能电网”的工作计划。其目标是将电力供应中的所有利益相关者纳入未来智能能源网络。
该路线图以《能源转型数字化法案》（GDEW）为基础。GDEW重新定义了德国的智能计量，并为面向未来的能源网络树立了重要的先例。它建立在四大基石之上：标准化、数据保护和数据安全、投资安全以及公众接受度。
德国能源转型倡议 (GDEW) 的核心要素之一是引入智能电表网关。此次发布的路线图阐述了如何将智能电表网关进一步发展成为一个全面的能源转型数字通信平台。该平台为能源供应利益相关者——从电网运营商和电力供应商到消费者——提供所需的发电和用电信息。同时，智能电表网关确保最高级别的数据保护和数据安全。因为能源转型需要的远不止“智能电表”。
智能电表网关的最低技术标准必须不断发展完善。这些标准必须与能源转型的需求保持同步，确保为消费者带来附加值，能够跨行业运行并符合行业耦合原则（尤其是在供暖和智能家居领域），支持电动汽车技术，并能应对未来的威胁情景，例如黑客攻击。相关标准的进一步发展也在路线图中有所涉及。
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